中國西南部區域雨季極端降水指數時空變化特征*

王 昊，姜 超，王鶴松，孫建新

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中國西南部區域雨季極端降水指數時空變化特征*

王 昊，姜 超**，王鶴松，孫建新

（北京林業大學林學院，北京 100083）

基于1971?2013年中國西南部區域7省市477個氣象站點的逐日降水觀測資料，選取11個極端降水指數，運用線性傾向法、Mann-Kendall突變檢驗法和滑動t檢驗法分析了西南部地區雨季極端降水指數的時空分布及變化特征，并探究極端降水指數多年平均以及變化趨勢與海拔高度的關系。結果表明：（1）近43a來，西南部地區雨季PRCPTOT、CWD、R1mm、R10mm以及SDII分別以12.6mm·10a?1、0.23d·10a?1、1.57d·10a?1、0.49d·10a?1和0.31mm·d?1·10a?1的速率下降（P＜0.05），CDD上升速率為0.37d·10a?1（P＜0.05），而Rx1day、Rx5day、R95、R99以及R20mm的變化不顯著。（2）雨季CDD、R1mm、Rx1day的突變集中發生在20世紀80年代，而PRCPTOT、R10mm、Rx5day和SDII的突變主要發生在2003年前后；PRCPTOT、CDD、R1mm、R10mm、Rx1day和SDII在突變年份以前表現出一定的穩定性，而在突變年份以后則會發生顯著的上升或下降趨勢。（3）從變化趨勢空間分布的角度看并非所有地區均表現出干旱化趨勢，云南、貴州及廣西三省交界處雨季干旱化程度較嚴重，廣西東南部地區雨季發生暴雨洪澇災害的風險較大，而橫斷山脈地區雨季更加濕潤。（4）從貢獻率變化的角度，西南部地區雨季降水占比的變化趨勢具有很強的區域特征，四川北部和西藏地區雨季指數對全年貢獻率逐年下降，而廣西東南部地區雨季指數對全年貢獻率逐漸上升。（5）綜合11個指數與海拔高度的關系來看，一方面，西南高海拔地區R1mm較高，降水以中小雨為主，并且PRCPTOT、R1mm、R10mm以及R20mm的多年平均值均表現出不同程度的上升趨勢。因此，43a來西南高海拔地區變得更加濕潤。另一方面，低海拔地區R1mm較低，而R95、R99、Rx1day、Rx5day以及SDII均較高，并且在低海拔地區CWD和CDD均呈現上升趨勢，因此，雨季低海拔地區面臨洪澇及干旱的風險相對較大。

極端降水指數；雨季降水；西南地區；降水日數；降水強度

人類步入工業化社會以來，全球氣候發生了前所未有的變化，溫室氣體濃度不斷增加，海洋和大氣逐漸變暖，積雪和冰量逐漸減少，海平面不斷上升[1?2]。與此同時，極端降水事件發生的頻次、范圍以及強度也在不斷增加[3]，近幾年來由極端降水事件引發的洪澇、干旱等災害已經對世界各地的經濟、社會和生態環境系統等諸多方面造成了巨大影響[4]，嚴重威脅人類正常的生產生活，因此，極端降水事件愈來愈受到各國學者的關注。Alexander等[5]利用全球600個降水站點，發現自20世紀50年代以來，全球降水日數增加趨勢較為明顯；Zolina等[6]發現，在北歐、中歐以及俄羅斯持續降水時間顯著增長，在冬季這種增長趨勢尤為明顯；Griffiths等[7]研究表明，近50a來北美地區極端降水呈現顯著增加的趨勢。中國學者對極端降水事件也進行了一系列研究，武文博等[8]利用中國602個氣象站點對中國極端降水事件的時空分布特征進行分析，結果表明中國進入21世紀以來，多數極端降水指數都呈現增加的趨勢，整體上中國極端降水事件明顯增多；陳靜等[9]利用1961?2014年華北平原52個氣象站點降水數據對研究區干旱事件特征進行研究，發現1961?2014年華北平原干旱中心由南向北逐漸遷移；曹祥會等[10]發現1961?2010年河北省降水強度呈現東南到西北逐漸降低的趨勢，整體上河北省有干旱化的趨勢。任正果等[11]利用全國0.5°×0.5°逐日降水量數據集以及氣象站點日降水數據，對中國南方極端降水事件的變化特點進行分析，發現1961?2011年中國南方極端降水事件明顯增多；劉勤等[12]基于黃河流域102個氣象站點的降水數據，研究了黃河流域干旱的時空分布特征，結果表明黃河流域在全年尺度上處于特旱狀態，并且上游旱情相對較重。現有研究已經指出，極端降水事件具有較強的敏感性，氣候平均態的微小波動可能引起極端降水事件頻次以及強度的強烈變化[13]，因此，合理運用描述極端降水事件的替代指數[14]，對于研究區域降水和極端降水事件時空變化特點非常必要。

中國西南部區域地形較為復雜，海拔高低起伏[15?16]，其主要氣候類型為亞熱帶季風氣候，受到季風環流的影響，該地區降水季節差異性較大，干濕季分明[17]。西南部區域原本是一個降水充足的地區，但其降水時空分布不均勻，降水多集中在雨季[17?20]。隨著氣候變暖現象的不斷加劇，西南部區域的干濕差異性更加明顯，即干旱地區將會更加干旱，而濕潤地區將會更加濕潤[17,21]。因此，在全球變暖的背景下，中國西南部區域遭遇極端降水與極端干旱事件的風險較大。觀測記錄也表明，近幾年來中國西南部區域洪澇災害與干旱災害頻發，如2001年廣西的特大洪澇災害[22]，2006年四川和重慶的特大旱災以及2009?2012年云南貴州的旱災[23]等。很多學者對中國西南部地區極端降水展開了研究，董謝瓊等[24]利用76個基本站點的降水數據對西南地區1951?1995年降水變化趨勢進行研究，結果表明西南地區降水空間分布不均，區域差異較大，其中地形因素是影響西南地區降水分布的重要因素，整體上降水量呈現由東南向西北逐漸減少的趨勢；羅玉等[25]進一步證明了西南地區極端降水變化趨勢地域差異較大，具有由東向西或由西北向東南梯度變化的特征。Liu等[26]利用1951?2010年西南地區33個氣象站點數據，運用M?K突變檢驗、滑動t檢驗以及變化趨勢分析等方法對西南地區全年極端降水指數變化進行時空分析，其結果表明西南地區降水更為集中，極端降水情況更為嚴重，這在Liu等[27]的研究中也得到了證實。Li等[28?29]發現在氣候變暖的背景下西南地區極端降水占全年降水比重不斷增多。楊金虎等[30]探討了近60a來西南地區旱澇的持續性特征，發現該地區持續性干旱事件的持續時間、發生頻率以及發生強度均有增加的趨勢，尹晗等[31?32]的研究均證實了這一結論。

綜上所述，雖然許多學者對西南部地區年極端降水的時空變化特征進行了詳細分析，但對于西南部地區雨季極端降水的時空變化特征的研究相對較少；研究內容上國內學者對西南部地區極端降水變化特征的研究主要集中在全年極端降水指數的時間變化、空間分布以及突變分析上，而對雨季極端降水指數的變化特征、雨季極端降水指數的海拔效應、突變檢測以及雨季對全年極端降水指數的貢獻率變化趨勢的研究較少。此外，前人使用的數據站點密度較小，在西南部地區分布較稀疏，在海拔高低起伏、地形復雜的西南部地區運用少量站點不能十分精準地描述局地極端降水狀況；同時政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告中也指出，缺乏充足的降水資料會降低分析結果的準確性[33]，所以需要運用更多站點的降水資料對西南地區極端降水狀況進行分析。因此，在全球變暖的大背景下，運用更多的氣象站點探討西南部地區雨季極端降水指數的時空變化規律具有重要的科學價值和應用價值。

西南部地區是中國重要的糧油產區，主要種植水稻、冬小麥、春玉米、油菜、烤煙、甘蔗等，地處21?35°N，78?112°E，地形較為復雜，河流、峽谷分布廣泛，主要地貌有高原、山地、河谷、盆地以及喀斯特地貌等，海拔高低起伏較大。西南部地區主要處于亞熱帶季風氣候區，干濕季分明，全年降水量分配極不均勻[17?20]，雨季降水對植被生長有著重要的影響。由于極端降水能夠導致植物根系無氧呼吸增多，進而產生乙醛、乙醇等對植被生長發育有害的物質[34]，因此，極端降水對植物及植物群落造成的影響比降水更大[35]。因此，把握雨季極端降水的時空變化規律能夠讓決策者更好地管理農作物的種植，對于推動和保障西南部地區農業生產具有重要的意義。鑒于此，本研究利用西南地區477個站點提供的逐日降水觀測資料，借助線性傾向法、反距離加權插值法（IDW）、Mann-Kendal突變檢驗法以及滑動t檢驗法對1971?2013年西南地區雨季極端降水指數的時空變化特征進行了詳盡分析，旨在為揭示西南地區雨季極端降水狀況的獨特時空變化特征，科學防范極端降水事件帶來的自然災害以及合理調控西南地區農業生產提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 極端降水指數的選取與資料來源

研究區域包括四川省、云南省、貴州省、重慶市、廣西壯族自治區、西藏東部地區以及青海南部地區（圖1）。所用資料為國家氣象中心所提供的西南部地區477個地面氣象站的逐日降水序列，觀測時段為1971?2013年，數據經過嚴格的質量控制并且完整性較好。目前從事極端氣候研究主要采用氣候變化檢測監測和指標專家小組（ETCCDMI）推薦使用的27個極端氣候指數，綜合考慮西南部地區干濕分明的氣候條件以及極端降水指數的定義，選取11個極端降水指數來描述極端降水事件，11個極端降水指數可以分為兩大類[36]：第一類指數表示極端降水頻次以及干濕狀況的持續時間，包括降水日數（R1mm）、中雨日數（R10mm）、大雨日數（R20mm）、連續干日數（CDD）以及連續濕日數（CWD）；第二類指數反映了極端降水的數量級特征以及強度，包括濕日總降水量（PRCPTOPT）、降水強度（SDII）、1日最大降水量（Rx1day）、5日最大降水量（Rx5day）、強降水量（R95）以及極端強降水量（R99）（表1）。根據《中國西南區域雨季開始和結束日期劃分標準研究》[37]，用一年內72候的平均候降水量的變化作為判定雨季開始和結束日期的雨量標準較合理，得到的西南區域多年平均雨季開始日期為5月第3候（27候），結束日期為10月第3候（57 候），研究進一步利用季節更替期間高低層環流的突變特征證明了這一結論的合理性，因此，將西南地區雨季劃定為5月第3候（27候）?10月第3候（57候）。

圖1 西南地區477個氣象站點分布

1.2 研究方法

首先運用線性傾向率[38]描述極端降水指數時間序列變化特征以及極端降水指數隨海拔高度變化特征，西南部地區極端降水指數區域平均值為所有站點極端降水指數的算術平均；其次利用反距離加權插值法（IDW）進行空間插值，分析西南部地區雨季極端降水指數及其對全年貢獻率的變化趨勢空間分布特征，其中雨季極端降水指數對全年貢獻率為雨季指數與全年指數的比值，繪圖軟件選用ArcGIS 10.3；最后運用Mann-Kendall法（M-K）結合滑動t檢驗法進行突變點檢測[39]。

表1 極端降水指數定義

2 結果與分析

2.1 西南部地區雨季極端降水指數時間序列變化特征

由圖2可見，西南部地區雨季11個極端降水指數區域平均多年變化趨勢，除Rx1day（1日最大降水量）、Rx5day（5日最大降水量）、R95 （強降水量）、R99（極端強降水量）以及R20mm（大雨日數）外，其余指數的變化均通過0.05水平的顯著性檢驗，表明這些指數的變化趨勢十分顯著。其中，濕日總降水量PRCPTOT（圖2a）、連續濕日數CWD（圖2c）、降水日數R1mm（圖2d）、中雨日數R10mm（圖2e）以及降水強度SDII（圖2i）均呈現不同程度顯著下降趨勢，下降速率分別為12.6mm·10a?1、0.23d·10a?1、1.57d·10a?1、0.49d·10a?1和0.31mm·d?1·10a?1；而連續干日數CDD（圖2b）呈現明顯的上升趨勢，其上升速率為0.37d·10a?1。說明1971?2013年西南部地區雨季降水量有所下降，連續降水日數減少而連續干旱日數增多；雨天日數減少，降水強度下降，整體來說西南部地區雨季向干旱化發展的態勢明顯。值得注意的是，對比雨季R1mm、R10mm以及R20mm的變化趨勢不難發現，R1mm的下降幅度要明顯高于R10mm的下降幅度，而R10mm的下降幅度也明顯大于R20mm的下降幅度，表明在不同級別降水日數減少的情況來看，中小雨的降水日數減少最為明顯，而大雨日數減少并不明顯。

圖2 1971?2013年西南部地區平均雨季極端降水指數的變化過程及其線性趨勢

2.2 西南部地區雨季極端降水指數序列的突變特征

根據11個極端降水指數時間序列進一步對西南部地區雨季極端降水指數進行突變分析，結果見圖3，其中UF、UB分別代表正序列統計量和逆序列統計量。由圖可知，部分指數的UF（正序列）和UB（逆序列）曲線在一些年份存在多個交點，說明存在一定的干擾點；為了排除虛假突變，結合滑動t檢驗來判斷突變年份（表2）。由圖3a可見，西南部地區雨季PRCPTOT指數的UF與UB曲線有3個交點，結合滑動t檢驗可知，PRCPTOT在2003年前后可能發生了突變。CDD（圖3b）和CWD（圖3c）的UF、UB曲線存在多個交點，經滑動t檢驗驗證，CDD在1978年前后發生突變，而CWD沒有明顯突變點。R1mm（圖3d）、R10mm（圖3e）和R20mm（圖3f）的UF、UB曲線存在多個交點，結合滑動t檢驗可知，R1mm和R10mm分別在1988年和2003年前后發生突變，而R20mm沒有找到明顯的突變點。Rx1day（圖3g）以及Rx5day（圖3h）在時間序列內UF、UB曲線也存在多個交點，經過滑動t檢驗可知，Rx1day和Rx5day的突變時間分別為1983年和2003年。SDII（圖3i）的UF和UB曲線在2002年存在一個交點，結合滑動t檢驗可知，SDII在2002年前后發生了突變。R95（圖3j）以及R99（圖3k）的UF、UB曲線雖然存在多個交點，但經滑動t檢驗，R95和R99均沒有發現明顯的突變點。具體來說，CDD、Rx1day、R95以及R99在20世紀70年代呈下降趨勢，80年代之后表現出上升的趨勢，而其它指數整體上均表現出不同程度的下降趨勢。從顯著性水平看，PRCPTOT、CDD、CWD、R1mm、R10mm、Rx1day以及SDII的UF曲線均超過了0.05水平下的臨界值線，表明這些極端降水指數在研究時段內均發生過顯著的上升或下降的趨勢。

圖3 1971?2013年西南部地區平均極端降水指數的M-K突變檢驗

表2 1971?2013年西南部地區平均極端降水指數滑動t檢驗的突變年份

總體來說，雨季CDD、R1mm、Rx1day的突變集中發生在20世紀80年代，而PRCPTOT、R10mm、Rx5day和SDII的突變主要發生在2003年前后。43a西南部地區雨季降水呈下降趨勢，包括PRCPTOT、CWD、R1mm、R10mm、R20mm以及SDII在內的6個指數均出現不同程度的下降；表示極端降水事件的R95、R99、Rx1day以及Rx5day在20世紀80年代以后呈上升趨勢；表示連續干旱的指數CDD也呈現上升趨勢。表明西南部地區雨季干旱化趨勢較嚴重，并且極端降水量逐漸增大，極端降水事件越來越嚴重。PRCPTOT、CDD、CWD、R1mm、R10mm、Rx1day以及SDII在2000年以后的上升或下降趨勢顯著，表明進入21世紀以來，西南部地區雨季整體干旱化、降水極端化的趨勢更加明顯。

2.3 西南部地區雨季極端降水指數空間格局變化特征

在多年平均空間分布方面，除SDII以外，西南部地區雨季極端降水指數高低值的區域分布較明顯，其中PRCPTOT、R10mm、R20mm、R95、R99、Rx1day以及Rx5day多年平均空間分布均呈現由西北到東南逐漸升高的變化特點；CDD多年平均空間分布呈現中部低東西高；而R1mm呈現西高東低的分布規律（圖略）。

圖4為西南部地區雨季11個極端降水指數43a變化趨勢的空間分布結果。由圖可知，雨季PRCPTOT在西南絕大多數地區也都呈現顯著下降趨勢，僅在橫斷山脈（四川、云南西部以及西藏東部）的少數站點呈現上升趨勢且通過0.05水平的顯著性檢驗，最大上升幅度達到50.4mm·10a?1（圖4a）。雨季CDD變化趨勢空間分布特征十分明顯，在絕大部分地區均呈現不同程度的上升趨勢，其中云南、貴州與廣西三省交界處增幅較大，最大達到了2.5d·10a?1（圖4b），并且多數站點通過0.05水平的顯著性檢驗。雨季CWD在廣西東南部地區部分站點呈顯著上升趨勢，最大增幅為0.8d·10a?1（圖4c）。雨季R1mm、R10mm和R20mm在西南大部分地區站點都呈現不同程度的下降趨勢，部分站點通過了0.05水平的顯著性檢驗，其中降幅最大的地區均為云南、廣西和貴州三省交界處。值得注意的是，雨季R10mm在橫斷山脈地區部分站點上升趨勢明顯且通過了顯著性檢驗，最大增幅為1.6d·10a?1（圖4d、圖4e和圖4f）。雨季Rx1day在西南部地區絕大多數站點都沒有通過顯著性檢驗，在云南西部部分站點呈現顯著增加趨勢，而在四川中部少數站點下降趨勢較明顯（圖4g）。雨季Rx5day變化趨勢有較明顯的區域差異，在西藏、青海地區、四川東部以及廣西的部分站點呈現上升趨勢，增幅為2.5～17.6mm·10a?1，其中廣西地區部分站點上升趨勢最明顯（圖4h）。雨季SDII在西南絕大部分地區都呈現下降趨勢，其中下降幅度最大的地區為云南、廣西和貴州三省交界處，且大多數站點都通過0.05水平的顯著性檢驗，降幅達到了0.6～9.8mm·d·10a?1（圖4i）。西南部地區雨季R95和R99具有大致相同的變化趨勢和空間分布，且空間分布較為復雜，雨季R95和R99均僅有少數站點通過0.05水平的顯著性檢驗，其中雨季R95在橫斷山脈地區部分站點呈現顯著上升趨勢，最大上升幅度達到了40.6mm·10a?1（圖4j、圖4k）。

總體而言，西南雨季PRCPTOT、CWD、R1mm、R10mm以及SDII整體呈現顯著下降趨勢，而CDD呈現顯著上升趨勢，表明西南部地區雨季降水量逐漸降低，降水日數減少，降水強度下降，持續無雨日數增加，因此，近43a來西南部地區雨季總體偏干。但從區域角度來說，并不是西南所有的地區雨季都表現出干旱化的趨勢。橫斷山脈地區雖然雨季降水多年平均值較低，但其降水量漲幅較大，并且雨季極端降水量增多；廣西東南部地區雨季總降水量較多，大雨日數增加，并且極端降水量增多；云南、貴州、廣西三省交界處雨季整體偏干且持續無雨日數增加，降水日數減少，有向干旱化發展的趨勢。除橫斷山區和青藏高原地區外，西南地區雨季PRCPTOT、R1mm、R95、R99、Rx1day以及Rx5day的變化趨勢空間分布與多年平均空間分布之間具有一定的匹配關系，即指數多年平均值較高的地區其指數多年變化呈現上升趨勢，而指數多年平均值較低的地區其指數多年變化呈現下降趨勢。這種匹配關系在站點上雖然沒有完全對應，但在大值中心的角度上來看，基本可以總結出這一特征。說明除橫斷山脈地區和青藏高原以外，西南其它地區雨季存在“干者更干，濕者更濕”的特點。

圖4 1971?2013年西南部地區各站點雨季極端降水指數線性變化趨勢的空間分布

為進一步了解西南部地區雨季極端降水指數的變化特點，對雨季極端降水指數對全年貢獻率變化趨勢進行分析。CDD、CWD、Rx1day、Rx5day以及SDII在全年以及雨季的值不存在占比關系，因此，選用其余6個指數來進行探討。圖5為西南部地區雨季6個極端降水指數對全年貢獻率變化趨勢空間分布，由圖可以看出，6個指數貢獻率變化趨勢的空間分布規律都較為復雜。整體上雨季PRCPTOT、R1mm、R10mm、R20mm、R95以及R99對全年貢獻率變化趨勢在西南部地區多數站點均未通過0.05水平的顯著性檢驗，僅在局部地區少數站點呈現顯著變化趨勢。雨季PRCPTOT貢獻率在四川北部以及青藏高原部分站點呈現顯著下降趨勢（圖5a）；而雨季R1mm貢獻率在四川北部以及貴州北部少數站點下降幅度較大，并通過0.05水平的顯著性檢驗（圖5b）；雨季R10mm貢獻率在廣西部分站點顯著增加，在四川中部和重慶北部地區下降幅度較大（圖5c）；雨季R20mm貢獻率與R95貢獻率變化趨勢空間分布大致相同，在西南大部分地區呈下降趨勢，僅在廣西東南部地區顯著上升（圖5d，圖5e）；雨季R99貢獻率在西南大部分地區也表現出不同程度的下降趨勢，僅在四川東部以及云南南部地區下降趨勢顯著（圖5f）。

圖5 1971?2013年西南地區各站雨季極端降水指數對全年貢獻率線性變化趨勢的空間分布

2.4 西南部地區雨季極端降水指數與海拔高度之間的關系

圖6為1971?2013年西南部地區477個站點雨季極端降水指數多年平均值隨海拔的變化趨勢，由圖可見，11個指數均通過了0.05水平的顯著性檢驗。其中PRCPTOT（圖6a）的下降速率達到7.8mm·100m?1，而R1mm（圖6d）上升速率為0.49d·100m?1，表明西南部地區雨季降水量雖然隨著海拔的升高而下降，但降水日數卻隨著海拔的升高而增加；CDD（圖6b）隨海拔的升高而下降，而CWD（圖6c）隨海拔的升高而上升，說明隨海拔升高雨季連續無雨日數逐漸減少并且連續降雨日數逐漸增多；R10mm（圖6e）、R20mm（圖6f）、Rx1day（圖6g）、Rx5day（圖6h）、SDII（圖6i）R95（圖6j）以及R99（圖6k）均隨海拔的升高呈現下降趨勢，反映了雨季極端降水事件主要發生在低海拔地區。整體上1971?2013年西南部地區雨季極端降水指數多年平均值受海拔的影響較大，高海拔地區降水以中小雨為主，降水日數較多且以連續降水為主；而低海拔地區雨季呈現降水日數少，降水強度高，極端降水量多的特點，容易發生極端降水事件，這一結果也反映了雨季西南部地區區域降水的復雜性。

圖7為通過顯著性檢驗站點的雨季指數變化趨勢與海拔高度之間的關系，其中R1mm（圖7d）、Rx1day（圖7g）、Rx5day（圖7h）、SDII（圖7i）、R95（圖7j）和R99（圖7k）沒有通過0.05水平的顯著性檢驗。從圖中可以看出，PRCPTOT（圖7a）和R10mm（圖7e）的變化趨勢隨海拔升高而增大，因此隨著海拔的升高雨季降水量增速將加快，降水日數增幅將變大，且降水強度增幅也逐年增加，表明在雨季西南高海拔地區將會變得更加濕潤。CDD（圖7b）和CWD（圖7c）變化趨勢隨海拔升高而減小，而R20mm變化趨勢（圖7f）隨著海拔的降低也呈現上升的趨勢，說明在雨季西南低海拔地區持續降水日數與持續無雨日數都會進一步增加，大雨日數增速較快，雨季低海拔地區面臨洪澇及干旱的風險都相對較大。此外，雖然高海拔地區持續降水日數多年平均值較高，但其線性趨勢值為負，即高海拔站點連續降水日數呈現減少的趨勢。

圖6 西南部地區1971?2013年不同海拔的極端降水指數多年平均值

3 結論與討論

（1）時間序列變化上，西南部地區雨季PRCPT- OT、CWD、R1mm、R10mm以及SDII的區域平均值都呈現略微下降趨勢，而CDD呈現明顯上升趨勢，表明近43a來西南部地區雨季整體有變干的趨勢。這一結論與Liu等[26]對西南地區全年極端降水指數的研究結果相比有一定差異，Liu等的結果顯示，西南地區全年CDD呈不顯著下降趨勢。整體上，本研究結果與前人結果均表現出西南地區降水減少且更加集中的特征，因此，西南部地區雨季極端降水區域平均多年變化與全年極端降水相比具有一定的一致性，但同時也應該看到，雨季極端降水有其獨特的變化特點。

（2）西南部地區雨季CDD、R1mm、Rx1day的突變集中發生在20世紀80年代，而PRCPTOT、R10mm、Rx5day和SDII的突變主要發生在2003年前后。這一結果與前人研究的全年極端降水指數突變檢驗結果相比差異較大[26]。值得注意的是，PRCPTOT、CDD、R1mm、R10mm、Rx1day以及SDII在突變年份以前的變化趨勢表現出相對的穩定性，在突變年份以后則表現出顯著的上升或下降趨勢，并且這些極端降水指數發生顯著變化趨勢的時間大都集中在2000年之后，表明進入21世紀以來，西南部地區雨季整體干旱化、降水極端化的趨勢更加明顯。

圖7 西南部地區1971?2013年不同海拔的極端降水指數變化趨勢

（3）從11個指數的多年變化趨勢空間分布來看，并不是所有的區域都表現出一致的干旱化趨勢。在云南、貴州和廣西三省交界處雨季降水減少，連續干日數增加，因此該地區干旱化程度將更加嚴重；橫斷山脈地區雖然總降水量較低，但總降水量與強降水量上升趨勢較為明顯，因此橫斷山脈地區雨季變得更加濕潤；廣西東南部地區發生強降水的頻次增加，極端降水量增多，因此發生洪澇災害的風險將越來越大。西南部地區雨季部分極端降水指數變化趨勢空間分布與多年平均空間分布之間存在一定的匹配關系，即雨季存在“干者更干，濕者更濕”的特點。前人對西南地區全年極端降水指數變化趨勢空間分布進行了分析[29]，結果表明，11個全年極端降水指數變化趨勢空間分布較為復雜，并且多數站點沒有通過顯著性檢驗。前人全年的結果與本研究針對雨季的結果存在一定差異，在大值中心上與本研究雨季指數變化趨勢空間分布結果也不存在匹配關系，因此，雨季指數變化趨勢在空間分布上較全年相比存在不一致性。

（4）貢獻率變化趨勢空間分布上，雖然西南部地區整體上降水分配極不均勻，且主要集中在雨季[17?20]，但從雨季極端降水指數對全年貢獻率變化趨勢空間分布上看，四川北部和西藏東部地區雨季部分指數對全年貢獻率逐年下降，降水逐漸向非雨季集中；而廣西東南部地區雨季部分指數對全年貢獻率逐漸上升，表明更多的降水被分配到雨季，因此，西南部地區雨季降水占比的變化趨勢具有很強的區域特征。

（5）綜合11個指數與海拔高度的關系來看，西南高海拔地區降水日數較多，降水以中小雨為主，并且隨著海拔的升高PRCPTOT以及R10mm均表現出顯著上升趨勢，因此，43a來西南高海拔地區變得更加濕潤；而在低海拔地區降水日數少，極端降水量大，降水強度較高，并且連續濕日數和連續干日數均呈現上升趨勢，因此，雨季低海拔地區面臨洪澇及干旱的風險都相對較大。因此，西南部地區不同海拔高度雨季降水與極端降水狀況有較大不同，在全球變暖的大背景下，中國西南部地區極端降水指數對海拔高度具有較高的敏感性[28]，這也側面反映了該地區雨季降水的復雜性。

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Spatial and Temporal Variation of Extreme Precipitation Indices in Southwestern China in the Rainy Season

WANG Hao, JIANG Chao, WANG He-song, SUN Jian-xin

(College of Forestry, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

Based on the daily precipitation data of 477 meteorological stations from 1971 to 2013 in southwestern China, the spatial distribution and variation features of 11 extreme precipitation indices were analyzed by using the linear regression, Mann-Kendall test and moving t test. Besides, the relationship among the multi-year average of extreme precipitation indices，variation trend and altitude were also discussed. The results were as follows: (1) in the past 43 years, the decline rates of PRCPTOT, CWD, R1mm, R10mm and SDII in the rainy season of southwest China were 12.6mm·10y?1, 0.23d·10y?1, 1.57d·10y?1, 0.49d·10y?1and 0.31mm·d?1·10y?1(P<0.05) respectively, the growth rate of CDD is 0.37d·10y?1(P<0.05), while the changes in Rx1day, Rx5day, R95, R99, and R20mm were not significant. (2) The mutations of CDD, R1mm, and Rx1day in the rainy season occurred in the 1980s intensively, while the mutations of PRCPTOT, R10mm, Rx5day, and SDII occurred mainly around 2003. RCPTOT, CDD, R1mm, R10mm, Rx1day, and SDII showed certain stability before mutation year and a significant increase or decrease trend after mutation year. (3) From the perspective of spatial distribution, not all regions showed the tendency of drought. The extent of drought in rainy season at the junction of Yunnan, Guizhou and Guangxi provinces was more serious, the risk of heavy rain and flood disaster in the rainy season in southeastern Guangxi was greater, while rainy season in the Hengduan Mountains was more humid. (4) In terms of the contribution rate, variation trend of precipitation proportion in rainy season in southwestern had a strong regional characteristic: the contribution rate of rainy season indices for the whole year in northern Sichuan and Tibet had declined year by year, while in southeastern Guangxi it had gradually increased. (5) Judging from the relationship between the 11 indices and altitude, in high altitude regions of southwestern, the R1mm value was higher and the precipitation was mainly moderate and light rain. Besides, the multi-year average values of PRCPTOT, R1mm, R10mm and R20mm showed different degrees of upward trend. Therefore, the climate had become more humid in the past 43 years. On the other hand, in low altitude regions, R1mm was lower, while R95, R99, Rx1day, Rx5day, and SDII were higher and CWD, CDD showed an upward trend. Therefore, the risk of flooding and drought in the low altitude regions during the rainy season was relatively larger.

Extreme precipitation index; Rainy season precipitation; Southwestern China；Precipitation days；Precipitation intensity

10.3969/j.issn.1000-6362.2019.01.001

收稿日期：2018?07?11

通訊作者。E-mail：jiangchao@bjfu.edu.cn

國家重點研發計劃（2016YFC0502104）

王昊（1994?），碩士生，主要研究方向為全球變化生態學。E-mail：wh260012@163.com

王昊,姜超,王鶴松,等.中國西南部區域雨季極端降水指數時空變化特征[J].中國農業氣象,2019,40(1):1?14